2024-2025學(xué)年高中物理第四章勻速圓周運動第2節(jié)向心力與向心加速度教案2魯科版必修2

PAGE9-第2節(jié)向心力與向心加速度一、教學(xué)目標(biāo)【學(xué)問與技能】相識向心力，理解向心力的作用，能分析向心力的來源。通過試驗探究得出向心力的大小與質(zhì)量、角速度、半徑的定量關(guān)系。知道向心加速度及其公……【過程與方法】（1）通過向心力概念的形成過程，培育學(xué)生視察、分析、歸納實力。（2）在試驗中讓學(xué)生經(jīng)驗探究向心力F與哪些因素有關(guān)的過程，學(xué)習(xí)限制變量法，培育學(xué)生分析論證等實力?！厩楦锌捶ㄅc價值觀】學(xué)習(xí)科學(xué)探討方法和科學(xué)探討看法，發(fā)展學(xué)生對科學(xué)的新奇心與求知欲，使學(xué)生樂于探究自然界的奇妙。欣賞圓周運動美（通過影片），感受運動員的艱辛與勝利。二、教學(xué)重點、難點1、重點：（1）理解向心力和向心加速的概念。（2）知道向心力大小與m、r、ω的關(guān)系：2、難點：（1）勻速圓周運動的向心力和向心加速度都是大小不變，方向在時刻變更。（2）理解向心力是按作用效果命名的效果力?！窘虒W(xué)方法】試驗法、講授法、歸納法、推理法【教學(xué)用具】向心力演示器、鋼球、木球、玻璃球、細(xì)繩【教學(xué)環(huán)境】才智教室【教學(xué)模式】“533”才智課堂三、教學(xué)設(shè)計思想創(chuàng)設(shè)以“學(xué)生為主體，先學(xué)后教，多學(xué)少教”的“533”教學(xué)環(huán)境，使學(xué)生在探究的情景中完成任務(wù)，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，引導(dǎo)學(xué)生主動發(fā)覺問題，分析信息，主動建構(gòu)良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，培育創(chuàng)新精神。向心力是新學(xué)習(xí)的一種效果力，是中學(xué)物理的一個難點內(nèi)容，學(xué)生對于向心力始終很難理解，在對物體進(jìn)行受力分析時，往往還外加一個向心力。為了突破重點，難點，只有學(xué)生主動參加探究的全過程，成為學(xué)習(xí)的主體，才能激發(fā)學(xué)生的求知欲望，加深對學(xué)問的理解。四、教學(xué)過程教學(xué)過程內(nèi)容設(shè)計目的預(yù)習(xí)檢測（5分鐘）1.如圖所示，一個水平圓盤繞通過圓盤中心且垂直于盤面的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動，小物塊A放在圓盤上且與盤保持相對靜止.則物塊A的受力狀況是（）A．重力、支持力B．重力、支持力和指向圓心的摩擦力C．重力、支持力、向心力和摩擦力D．重力、支持力和向心力2．汽車的質(zhì)量為m，以某一速度v通過拱橋的最高點時橋?qū)ζ嚨闹С至镕關(guān)于F與重力的關(guān)系正確的是（）A．F>mgB．F<mgC．F＝mgD．F與mg無關(guān)促使學(xué)習(xí)進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，利用IRS系統(tǒng)檢查學(xué)生預(yù)習(xí)狀況，實現(xiàn)“以學(xué)定教”。課堂精講和合作探討（33分鐘）課堂精講和合作探討課堂精講和合作探討課堂精講和合作探討1、相識向心力（1）觀看花樣滑冰視頻（2）思索探討一：

1.視察并感受圓周運動，說說圓周運動的物體受力有什么特點？

2.勻速圓周運動的物體受力還有其它什么特點？（3）總結(jié)出向心力的概念：物體做圓周運動時，肯定要受到一個始終指向圓心方向的等效力作用，稱為向心力。（4）理論分析：直觀展示出向心力的方向（沿半徑方向）時刻跟速度方向（沿切線方向）垂直，學(xué)生依據(jù)前面的學(xué)問可知向心力的作用效果：只變更物體的速度方向，不變更速度大小。2、向心力的來源（1）思索：向心力的施力物體是什么？是不是一個實際的力？分析：找不到施力物體，是由其它力或某個力的分力或幾個力的合力來供應(yīng)的，所以稱之為效果力。練習(xí)：說出下面圓周運動向心力的來源。（2）提問：向心力是不是等同于合外力？分析：向心力只變更速度方向，不變更速度大小，而勻速圓周運動速度大小不變，方向時刻變更。得出：在勻速圓周運動中：F合＝F向變速圓周運動：F合不等于F向老師強調(diào)：向心力不是物體實際受的新的力，是按物體的詳細(xì)實際運動效果來命名，受力分析時不要多分析一個向心力。物體做圓周運動時所須要的向心力是由物體所受的一個力或者幾個力的合力來供應(yīng)的?？偨Y(jié)：一、向心力1.定義：指向圓心的等效力2.特點：效果力，是由其它力供應(yīng)的F向＝F指－F背3.方向：指向圓心，與運動方向垂直4.作用：只變更速度方向，不變更速度大小5.勻速圓周運動：F合＝F向3、探究向心力（F）與質(zhì)量（m）、角速度（）、半徑（r）之間的定量關(guān)系。（1）體驗：用細(xì)繩連接的鋼球、木球各一個，拉住繩的一端，讓小球盡量做勻速圓周運動。分別變更轉(zhuǎn)動的快慢、細(xì)繩的長短做幾次試驗。（2）猜想：向心力的大小可能與有關(guān)學(xué)生通過親自操作試驗并依據(jù)試驗進(jìn)行猜想向心力大小的影響因素可能有：質(zhì)量、物體運動的快慢、半徑等。說明：描述物體做圓周運動快慢的物理量有線速度、角速度、周期、頻率，下面我們就選其中的“角速度”作為代表探討物體做圓周運動的快慢對向心力大小的影響。（3）演示試驗：F與m、、r之間的定量關(guān)系。老師介紹“向心力演示器”的構(gòu)造：變速塔輪，長槽，短槽，彈簧測力套筒，標(biāo)尺等。思索探討二：利用向心力演示儀詳細(xì)如何定量探究向心力大小與這些因素的關(guān)系？引導(dǎo)分析：限制變量法第一次：ω、r不變，探討F與m關(guān)系：用質(zhì)量比為2：1的鋼球和鋁球，使它們運動的半徑r和相同，視察得到露出的紅白相間方格數(shù)比值為2：1，即兩個球所受向心力的比值也為2：1，因此F與m成正比。其次次：m、ω不變，探討F與r關(guān)系：當(dāng)m、相同時，半徑比為2：1，向心力的比值也為2：1，因此F與r成正比。第三次：m、r不變，探討F與ω關(guān)系：當(dāng)m、r相同，比值為2：1，向心力的比值為4；1，因此F與成正比。精確的探討表明向心力大小的公式：（4）要求學(xué)生結(jié)合上式依據(jù)線速度與角速度和周期的關(guān)系再推導(dǎo)向心力的其它表達(dá)式：F向＝mv2/r＝m4π2r/T2總結(jié)：二、向心力大小物體做圓周運動須要的向心力與物體的質(zhì)量成正比，與半徑成正比，與角速度的二次方成正比1.公式：F向＝mw2r2.變形式：F向＝mv2/r＝m4π2r/T24、向心加速度引導(dǎo)學(xué)生分析：依據(jù)力是產(chǎn)生加速度的緣由，可知：做圓周運動的物體，在向心力F的作用下必定要產(chǎn)生一個加速度。依據(jù)牛頓其次定律得到：這個加速度的方向與向心力的方向相同，始終指向圓心，所以稱為向心加速度。向心加速度的作用效果與向心力的作用效果一樣，只變更速度的方向。啟發(fā)學(xué)生依據(jù)牛頓其次定律和向心力的公式推導(dǎo)向心加速度的計算公式：或強調(diào)：向心力與向心加速度的公式運用范圍：不僅適用于勻速圓周運動，而且適用于一般的曲線運動。總結(jié)勻速圓周運動是一種加速度大小不變但方向在不斷變更的變速運動。總結(jié)：1.a向＝F向/m＝w2r＝v2/r2.特點：指向圓心，反映速度方向變更快慢3.勻速圓周運動是變加速曲線運動通過視頻，一方面讓學(xué)生感受圓周運動的美和優(yōu)秀運動員成果背后的艱辛付出；另一方面也讓學(xué)生清楚地相識到物體做圓周運動須要一個力來供應(yīng)向心力。這樣很自然地就引入了向心力的概念，學(xué)生很簡單接受。通過理論分析加深對向心力特點和作用的理性理解。在高通過實例分析讓學(xué)生親自體驗：物體做圓周運動時，肯定要受到一個始終指向圓心方向的等效力作用，這個力可以是某個力，也可以是幾個力的合力，也可以是某個力的分力。在理論分析的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生明白勻速圓周運動是由全部合外力供應(yīng)向心力，從而區(qū)分向心力和合外力。板書形式進(jìn)行小結(jié)，加強學(xué)問的系統(tǒng)性。感受科學(xué)家的探究過程：現(xiàn)象視察－猜想假設(shè)－試驗論證通過試驗讓學(xué)生體驗向心力的大小與哪些因素有關(guān)？通過試驗探究來猜想向心力大小的影響因素和得出它們的定量關(guān)系。激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)愛好，調(diào)動了學(xué)生的主動性和主動性，親身體會到科學(xué)探究的過程。板書小結(jié)從已知的基本學(xué)問：“力是產(chǎn)生加速度的緣由”動身，幫助學(xué)生建立向心加速度的概念，另外使學(xué)生相識到向心加速度的作用效果是只變更速度的方向。引入向心加速度的表達(dá)式由學(xué)生來完成。體現(xiàn)學(xué)生的主體性。板書小結(jié)翻轉(zhuǎn)分析對預(yù)習(xí)檢測題重新完成檢查課堂效果課堂檢測（5分鐘）1.如圖，一物體停在勻速轉(zhuǎn)動圓筒的內(nèi)壁上，假如圓筒的角速度增大，則（

）A.

物體所受彈力增大，摩擦力也增大了B.

物體所受彈力增大，摩擦力減小了C.

物體所受彈力和摩擦力都減小

D.

物體所受彈力增大，摩擦力不變2.如圖所示，水平轉(zhuǎn)盤上放有質(zhì)量為m的物體（可視為質(zhì)點），連接物體和轉(zhuǎn)軸的繩子長為r，轉(zhuǎn)盤表面動摩擦因數(shù)為μ，當(dāng)轉(zhuǎn)動的角速度從零漸漸增大，不正確的（）A.物體所須要的向心力剛起先由靜摩擦力來供應(yīng)

B.當(dāng)ω＞，靜摩擦力不再變更

C.隨著角速度的增大，靜摩擦力始終增大

D.物體角速度達(dá)到肯定值之后，繩子拉力從零起先漸漸增大一方面通過詳細(xì)實例讓學(xué)生初步體驗圓周運動中向心力的來源，并對圓周運動中力和運動的關(guān)系有較深化的相識另一方面幫助學(xué)生鞏固概念，發(fā)展思維。小結(jié)（2分鐘）1、學(xué)生回顧本課的探究過程：發(fā)覺問題→進(jìn)行